Электрлік өлшеулер

Қуат  бірлігіне ватт (Вт) жатады. Ватт –  бұл 1 секунд ішінде 1 Дж жұмыс жасалатын  кездегі қуатқа тең.

Магнит  индукциясының бірлігі–тесла (Тл). Тесла–1 м² ауданның көлденең қимасынан  магнит ағыны  қиып өткен кездегі 1 Вб–ге тең болатын магнит индукциясына тең.

Индуктивтілік пен өзара индуктивтілік  генримен (Г) белгіленеді. Генри (Г) – 1 А тоқ  күшіне магнит ағыны ілініскендегі  контурдың 1 Вб индуктивтілігі.

СИ  бірлігінде жарық шамасымен анықталатын меншікті атаулары (ғалымдардың атымен емес),яғни екі туынды бірліктер бар: жарық ағыны мен жарықтану бірліктері.

Жарық ағынының бірлігі–люмен (лм)–1 кд тең жарық күші кезіндегі 1 ср сфералық бұрышта нүктелік қорек көзінен шығарылатын жарық ағыны.

Жарықтау  бірлігі–люкс (лк)–1м² аудан бетіне жарық ағыны сәулеленген кездегі жарықтану.

Физикалық шамалардың мөлшерлері.

Физикалық шамалардың арасындағы қатынасты анықтайтын теңдеулер, осы шамалардың бастапқы берілгені болып саналады.

Осы теңдеулердің кез келгені, оның сол жақ бөлігінде туынды бірліктерді анықтайтын шама орналасатындай, ал оң жақ бөлігінде өзіміз таңдап алған бірлік жүйесінің негізгі бірліктерін анықтайтын шама орналасатындай етіп түрлендіруге болады.

Осы берілген қатынасқа байланысты, теңдеудің оң жақ бөлігіндегі шамаларды осы және басқа дәреже көрсеткішімен жазылуы керек. Жалпы теңдеу түрінде физикалық шаманың мөлшерлерін келесі өрнек-пен жазуға болады:

 

,                                                           

 

мұндағы -туынды бірлігін анықтайтын физикалық шама; - бірліктері негізгі бірлікке саналатын физикалық шама; - теңдеуге кіретін шаманың кез келгенін анықтайтын шаманың дәре-желерінің  көрсеткіштері.

 Мөлшер деген ұғымның екі  талқылануы бар.

Кейбір авторлар шаманың мөлшерлігі жайлы теріс санап, тек қана бірлік деп қарайды. Метрологиялық терминдер  мен анықтамалар (МСТ 16263-70 ) стандартында шамалар негізгі және туынды болып  бөлініп, шамалардың мөлшері беріледі.

Еселік және бөлшектік  бірліктер.

Метрлік бірліктерді санның ішінде Халықаралық бірліктер жүйе-сінде  де, көптеген тәжірбелік жағдайларда  да оларды қолдану өте қо-лайсыз: не өте үлкен, не өте кішкентай  болады. Сондықтан бөліктік немесе еселік бірліктерді қолданады, яғни осы жүйенің бүтін санына сәйкес келетін үлкен немесе кіші еселік бірліктерін қолданады. 10 саны-ның дәрежесі түрінде берілген бірлікке көбейтінді ретінде көрсетілетін ондық еселік және бөліктік бірліктердің атауларын туындату үшін, оған сәйкесті қосымшасын қолданады. Бұл қосымшалардың көбісі белгілі, бірақ олардың тізімдері уақыт өткен сайын көбеюде.

Қазіргі кезде келесі ондық көбейтінділер  мен оларға қатысты қосымшалар қолданылады: 10¹⁸-экса,  10¹⁵–пета, 10¹²–тера, 10⁹–гига, 10⁶–мега, 10³–кило, 10²–гекто, 10¹–дека, 10 ^–1–деци, 10 ^–2–санти, 10 ^–3 – милли, 10 ^–6–микро, 10 ^–9–нано, 10 ^–12–пико, 10 ^–15 -фемто, 10 ^–18–атто.

Бірліктердің белгіленуі оған қосылатын  қосымшаның белгі-ленуімен бірігіп  жазылады. Қосымша жалғауы жоқ бірліктердің қара-пайым атауларға ғана қосады. Екі немесе одан көп қосымшаларды бірік-тіруге болмайды, мысалы, “микромикрофарада” атауының орнына “пикофарада” атауы қолданылады.

Салыстырмалы және логарифмдік  шамалар мен бірліктер.

Ғылым мен техникада салыстырмалы және логарифмдік шамалардың және олардың бірліктері кеңінен қолданылады. Бұлар материалдардың құрамы мен қасиетімен күштік және энергетикалық және т.б. шамалардың қатынасымен сипатталады. Бұл сипаттамаларға мысалы, салыстырмалы ұзындық, салыстырмалы тығыздық, салыс-тырмалы диэлектрлік  және магниттік өтімділік, қуаттың күшейтілуі мен әлсіреуі және т.с.с. жатады.

Салыстырмалы шама, физикалық шаманың  берілгені деп қабыл-данатын аттас  шамаға мөлшерсіз қатынасын көрсетеді.

Салыстырмалы шамалар не мөлшерсіз бірлікпен (екі аттас шама-лардың қатынасы 1 тең болғанда), не пайызбен (%) (қатынасы 10^-2 тең болғанда), не жарты миллиондық бөлікпен (қатынасы 10^-3 тең болғанда, не миллиондық бөлікпен (қатынасы 10^-6 тең болғанда) берілуі мүмкін. 

Логарифмдік шама екі аттас физикалық шамалардың логарифмінің (ондық, натурал немесе негізі 2 болғандағы) мөлшерсіз қатынасын көрсетеді. Логарифмдік шамалар дыбыстық қысымдардың деңгейлері, күшейтілу, әлсіреу, жиілік интервалы және т.б. түрінде беріледі.

Логарифмдік шамалардың бірлігі беллмен (Б) белгіленеді. Белл (Б) келесі қатынаспен анықталады. Р₂ =10 Р₁ болғанда:

 

1 Б =lg Р₂ / Р,                                                                                   

 

мұндағы Р_1,2 - аттас энергетикалық шамалары (қуаттар, энергиялар, энергия тығыздықтары және т.с.с.)

Беллдің бөліктік бірлігіне 0,1 дБ тең  децибелл саналады.

1.3 «Метрология мен электр өлшеулерінің негізгі ұғымдары» тақырыбы бойынша тестілік сұрақтар

1. Халықаралық бірлік  жүйесінде қанша негізгі бірлік бар және қандай?

2. Тера қосымшасы нені  білдіреді?

3. Гига қосымшасы нені  білдіреді?

4. Mега қосымшасы нені  білдіреді?

5. Кило қосымшасы нені  білдіреді?

6. Гекто қосымшасы  нені білдіреді?

7. Дека қосымшасы нені  білдіреді?

8. Деци қосымшасы нені  білдіреді?

9. Санти қосымшасы  нені білдіреді?

10. Милли  қосымшасы  нені білдіреді?

11. Микро қосымшасы  нені білдіреді?

12. Нано қосымшасы нені  білдіреді?

13. Пико қосымшасы нені  білдіреді?

14. Фемто  қосымшасы  нені білдіреді?

15. Атто  қосымшасы  нені білдіреді?

16. Ампер ненің өлшем бірлігі?

17. Вольт ненің өлшем  бірлігі?

18. Магнит ағынының  өлшем бірлігі қандай?

19. Магнит индукциясының  өлшем бірлігі қандай?

 

 

 

 

2 ӨЛШЕУ ТҮРЛЕРІ МЕН ӘДІСТЕРІ

 

Электрлік өлшеулер - бұл электр өлшеуіш  аспаптарының көме-гімен тәжірибелік жолмен электрлік шамалардың мәнін анықтауды қорытындылайтын үрдіс.

Электр өлшеуіш аспаптары -  бұл  өлшенетін физикалық шаманың  адамның қабылдауына қолайлы  түсінікті сандық  ақпарат беретін  құрал. Ол осы аспаппен анықталатын  шаманың өлшем бірлігінде граду-ирленген болуы керек. Электр өлшеуіш аспаптары әр түрлі белгілермен сипатталуы мүмкін. Олар сандық және аналогты болып екіге бөлінеді: көрсетуші және тіркеуші, стационарлық және жылжымалы. Электр өл-шеуіш аспаптары өлшенетін шаманың туындауына  байланысты былай бөлінеді: амперметр, вольтметр, ваттметр  және т.б.

Өлшеуіш аспаптардың құрамына аспаптың шамасына әсерін қабылдау үшін, сонымен  қатар бақылаушы санап отыра  алатындай етіп, оның көрсеткіштерін түрлендіру үшін қызмет ететін тораптар мен бөлшектер кіреді. Өлшеуіш аспап реттеу, сигнализациялау, дозалау, сұрыпттау, кодталған сигналдарды жіберу сияқты қосымша жұмыстарды атқару үшін арналған топтардан тұруы мүмкін.

Өлшеу құралының сенімділігі деп  берілген уақыт аралығында орнықталған шектікте аспаптың пайдаланатын      параметрлерін сақтау қабілетін айтады.

 Әр жерде, әр уақыт кезеңінде  өлшеу аспаптарымен өткiзiлетін  өл-шеулердiң нәтижелерiн салыстыруға  мүмкiндiк алу үшiн, өлшемдердiң  бiрлiгi болуы қажет.  Өлшемдердiң  нәтижелерi заңды бiрлiктерімен  көр-сетiлсе, ал өлшеулердiң қателiктерi берiлген ықтималдықпен анықталса, онда оны өлшем бiрлiгi деп атайды. 

Физикалық шама өлшемi деп, берiлген объектiдегi физикалық шама деген қасиетке сәйкес, сандық өлшемiн түсiнедi. Физикалық  ша-малардың өлшем бiрлiгi әр түрлi болуы мүмкiн. Бiрақ өлшемдіктер көпшiлiк қабылдаған бiрлiктерде орындалуы керек. Өлшеу, әдетте өлшеу объектiлерiнде өткiзiледi. Өлшеу үшiн таңдап алынған шама өлшенетiн шама деп аталады.

Физикалық шама деп шамалардың көп  болғандағы сапасын, бірақ жеке шамалардың сандық қасиетін айтады. Тікелей өлшеу кезінде іздеп отырған шаманың мәні өлшеу аспаптары арқылы тәжірибелік жолмен тікелей өлшенеді, яғни жебелік аспаптардың көмегімен тікелей алынады. Мысалы, тоқты амперметрмен, кернеуді вольтметрмен, және т. б.  алады.

Өлшеу нәтижесi - бұл физикалық шаманың өлшенiп табылған мә-нi. Бұл мәндер былай бөлiнедi:

• физикалық шаманың ақиқат ақиқат (шындық) мәнi. Ол сапа және сандық жағынан объектiнің сәйкестiк қасиетiн қамтып, көрсететiн физикалық шама;
• физикалық шаманың анықталынатын мәнi тәжiрибе жолымен табылған және ақиқат (шындық) мәнге өте жақын болатын физикалық шаманың мәнi.

Өлшеу принципi дегенiмiз - өлшеуге негiзделген физикалық  құ-былыстарының жиынтығы.

Өлшеу әдiсi - бұл өлшеу принципiнiң құрылғысымен қолданылған тәсiлдер жиынтығы.

Өлшеуіш түрлендіргіштер - өлшенетін  шаманы өлшеу меха-низміне әсер ететін шамаға түрлендіру үшін қызмет атқарады.

Әдетте  өлшенетін шама алдын-ала түрленуге (көп сатылы болуы мүмкін) мәжбүр болады және өлшеу механизмі белгілі  тәуелділікте болатын түрлендірілген шаманы өлшейді.

Өлшенетін шаманың көп сатылы түрленуі қазіргі  заманғы өлшеу техникасында үлкен  мәнге ие болып, әр түрлі мақсаттарда  қолданылады. Сондықтан өлшеуіштік түрлендіргіштерді, олардың орындайтын функциялары мен қолдануы бойынша класификациялау мәселесі алға қойылады.

Өлшеуіштік  қондырғы - бұл өлшенетін шамаларды  сигналға түрлендіру үшін қызмет ететін, бір жерде орналасқан бір немесе бірнеше өлшеуіштік және қосымша  құрылғылардың қатарының функционалды бірлескен өлшеуіш құрал–жабдықтарының жиынтығы.

Көптеген жағдайда, өлшеуіштік қондырғылар өлшенетін ша-малардың номенклатураларында, сонымен бірге өлшеу диапазондардың қатынасында да жоғары және төменгі әмбебапты (универсал) болады.

Физикалық шамаларды өлшеудің  келесі түрлері бар: тікелей және жанамалай.

Тікелей өлшеудің теңдеуі мынадай  өрнекпен анықталады:

 

_,                                                                                   

 

мұндағы  - өлшенетін шама, - өлшенетін шаманың сандық мәні, - өлшенетін шаманың өлшем бірлігі.

Жанамалай өлшеу кезінде іздеп  отырған шаманың мәні  басқа  бір шамалардың тікелей өлшенген мәні арқылы, осы екі шаманың арасындағы белгілі тәуелділікті пайдалана  отырып анықталады. 

Жанамалай өлшеудің теңдеуі мынадай  өрнекпен анықталады:

 

,                                                                          

мұндағы -өлшенетін шама , -тікелей өлшеудің көмегімен алынған өлшенетін шаманың мәндері.

Кедергіні , индуктивтілікті , сыйымдылықты жанамалай өлшеу әдісін қарастырамыз.

Кедергілерді жанамалай өлшеу  тоқты  және  кернеуді тікелей өлшеуге қолданылатын аспаптардың көмегімен жүргізіледі, ал ке-дергілердің шамасы Ом заңы бойынша анықталады:

 

.                                                                                              

 

Бірлескен өлшеу дегеніміз екі  немесе бірнеше аттас емес  ша-малардың арасындағы тәуелділіктерді табу үшін бір мезгілде жүр-гізілетін өлшеуді  айтады.

Жиынтықталған өлшеу дегеніміз  аттас бірнеше шамаға бір уа-қытта  өлшеу жүргізілгендегі өлшеуді айтады.

Өлшенетін шаманың уақыттан сипаттамалық тәуелділігі бойынша өлшеулер статикалық және динамикалық болып бөлінеді.

Статикалық өлшеу кезінде өлшенетін  шама тұрақты, ал динамикалық өлшеу  кезінде уақыт бойынша тұрақты  болмайды.

Енді өлшеу тәсілдерін қарастырамыз.

Жанамалай өлшеудің екі сұлбасы  болады (2.1-сурет).

Кедергіні 2.1, а-схема бойынша өлшеу кезінде, амперметр кедергінің бойынан өтетін тоқты көрсетіп қоймай, вольтметр арқылы өтетін тоқты да көрсететіндіктен,  қателік пайда болады.

Кедергіні 2.1, б-схема бойынша өлшеу кезінде, вольтметр ке-дергінің бойынан өтетін кернеуді  көрсетіп қоймай, амперметр арқылы өтетін кернеуді де көрсететіндіктен,  қателік пайда болады.

 

 

2.1-сурет

 

Осы қателіктерді ескере отырып, өлшеуіш аспаптардың көрсетуі бойынша кедергінің нақты мәнін төмендегі формула бойынша анықтаймыз:

2.1, а-схемасы үшін                                                                                          

 

2.1, б-схемасы үшін                                                                                            

 

_{Осыдан 2.1, а-суретте көрсетілген схема бойынша  аз шамалы кедергіні өлшегенде аз қателікті беретінін, ал 2.1, б-суретте көрсетілген  схема бойынша  үлкен  шамалы кедергіні өлшегенде аз қателікті беретінін көреміз.}

Индуктивті орауышты жанамалай  өлшеу 2.2-суретте көрсетілген схема бойынша, амперметр мен вольметрдің көмегімен жүзеге асырылады.

 

 

2.2 - сурет

 

Омметрдің көмегімен өлшенетін  орауыштың активті кедергісін белгілі деп аламыз.

Индуктивті орауышқа белгілі жиілікті синусоидалы кернеу беріледі: u = U_m * sin wt.

Вольтметрді К кілтімен 1 немесе 2 нүктелеріне  орауыштың индук-тивтілігінің шамасына қарай  қосады. Егер орауыштың индуктивтілігі үлкен болса, онда вольтметр 1 нүктеге қосылады. Егер  орауыштың ин-дуктивтілігі аз болса, онда вольтметр 2 нүктеге қосылады.

Орауыштың индуктивтілігін келесі реттілікпен жүргіземіз. Алдымен амперметр мен вольтметрдің көмегімен тоқ пен кернеуді өлшеп аламыз да, орауыштың толық кедергісін есептеп шығарамыз:

 

.